nio负载pt甲醇电催化材料的合成及初步制备工艺(附件)
直接甲醇燃料电池（DMFC）是甲醇在阳极产生化学反应并产生电能的一种装置。金属镍储量巨大且方便开采，市场价格较其他过渡金属相对便宜，电化学性能也比较稳定，有望在不久的将来代替传统的贵金属。本文用水热法以六水合氯化镍为原料分别与碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、尿素、六次甲基四胺加热反应，用无水乙醇清洗离心，干燥后煅烧得到氧化镍，通过在NiO上滴加氯铂酸后还原来实现NiO负载Pt，电化学工作站测试中，在电解液中依次滴加适量的甲醇，检测NiO负载Pt对甲醇电催化氧化反应的影响。样品的表征采用x射线衍射仪衍射，样品的表面形貌采用扫描电镜等进行观察。 实验证明反应温度、反应时间、碱种类、氯化镍浓度的不同都会对颗粒形貌和对甲醇电催化性能有一定影响。关键词 直接甲醇燃料电池，水热法，扫描电镜，表征
目 录
1 引言 1
1.1燃料电池简介 1
1.2 NiO负载Pt的制备 5
1.3 选题依据和主要研究内容 6
2 实验部分 7
2.1 主要试剂及仪器设备 7
2.2 实验步骤 8
2.3 实验安全措施及“三废”治理 10
3 结果与讨论 10
3.1 样品XRD分析 11
3.2制备参数对氧化镍形貌的影响（SEM分析） 11
3.3电化学性能测试 14
4 氧化镍载体制备的初步工艺流程设计图 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
当今世界发展迅速，人类的生活水平有了极大的极高，但这一切的背后都离不开对自然资源的依赖。近十年来随着传统自然资源的加剧消耗，可供人类利用的资源越来越少了，煤炭、石油还有金属矿石的大量开采，有限的能源资源日益减少，而且传统自然资源对环境的危害雾霾、沙尘暴、全球变暖对人类的生存造成威胁，核能的出现曾经是人类对于缓解能源危机的希望，但其产物的污染性还是让不少国家避而言之。环境保护成为人们日益关注的问题，各国对于选择发展还是环境保护陷入两难，人类一直在努力寻找既清洁又高效的能源，因此清洁环保的可再生资源应运而生。燃料电池作为一种现阶段可投入市场使用的新型能源，因其能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
源利用率高、环境污染小、可靠性好、操作温度低等优点，具有巨大的发展潜力。[1]人们加大力度的开发新型的清洁可再生能源，来满足日益增长的能源需求，所以燃料电池应运而生，燃料电池是一种清洁、环保、高效的二次能源，也是今后能源研究的重点方向。利用过渡金属镍的氧化物来负载铂制成燃料电池的催化剂，是推动这项技术走向成熟可行性的进步。
1.1燃料电池简介
燃料电池作为一种新型清洁能源相较与传统的煤炭火力发电方式，无论是技术研发还是实际应用层面都具有巨大的优势：
（1）能源利用率较高
实现了化学能向电能的一次转变，有效防止传统发电方式从化学能 热能 机械能 电能的能量损失。在有限的自然资源下极大的提高了能源的利用效率，而且也节约了成本，非常适合投入市场使用。
（2）清洁环保
燃料电池的原料为氢气、甲醇、乙醇[23]、甲酸[4]，而且燃烧的产物为二氧化碳和水，对环境的危害较小，符合当前社会对环境的追求，而且这项技术对于日益普及的能源汽车的开发具有巨大商业推动力。
（3）可靠性高
燃料电池的原理较为简单反应所需要求不高，而且设备可实现量产，可靠性与持久性相较传统方式更好，结构更简单而且平稳运行。
（4）原料安全广泛
燃料电池发展的初级阶段是以氢气为原料，但是在实际使用过程中氢气有着易燃、不易储存等安全隐患，于是现阶段研究方向转变为甲醇、天然气等小分子有机重整气。
1.1.1 燃料电池的发展及分类
燃料电池被视为新型绿色环保能源的一种发电装置，已经有很长的发展历史了。最早的是1839年格罗夫的电水解实验[5]，得知电能可从H2和O2中获得。Langer和Mond对其实验进行多次重复改进研究，第一次引用“燃料电池”这个名称。但局限于当时的历史环境和实验仪器设备，只能在理论上研究燃料电池，并不能广泛应用于实际。20年后，英国科学家培根利用高压环境制造出了能够投入生产实际的燃料电池：碱性燃料电池组，这项成果对19世纪的燃料电池方面的研究有重要意义[6]。在当时氢氧质子交换膜燃料电池是最为广泛应用的燃料电池，由于其低廉的成本和最终产物的无毒性等特点促使燃料电池在军事领域迅速发展。到了60 年代，美国航天技术中心(NASA)成功地将这种电池应用在阿波罗( Apollo)登月飞船上，对于宇宙的探索活动促进燃料电池的进一步发展。而随着人类社会的不断进步，人们对于生活水平的要求日益增长，也从客观上促使燃料电池研究的不断深入。
燃料电池可依据其电解质类型、所用燃料的种类和不同的运行机理来进行分类。
（1）按照电解质类型划分为：熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接醇类燃料电池(DAFC)、碱性燃料电池(AFC) 、固体氧化物燃料电池(SOFC)、磷酸燃料电池(PAFC) 和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五类[7]。详细信息见表1.1[89]。
表1.1 不同种类燃料电池的性能特点
按照电解质种类不同分类
阳极
阴极
电解质及状态
传导离子
转化效率
燃料来源
应用
优点
缺点
腐蚀性
磷酸盐燃料电池（PAFC）
Pt
Pt
磷酸（液体）
H+
40％左右
氢气和重整气体
热点产生系统
污染少、可靠性好
成本较高
强
碱性燃料电池（AFC）
Pt/Ni或Pd
Pt/Ag
氢氧化钾（液体）
OH
64％左右
高纯的H2
航天、国防
效率高、污染少
不适合工业化，对CO2非常敏感
强
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
Pt黑
Pt黑
质子交换膜（固体）
H+
40％左右
氢气和重整气
移动电话、潜艇等
较高的功率
催化剂与膜对CO比较敏感
无
目 录
1 引言 1
1.1燃料电池简介 1
1.2 NiO负载Pt的制备 5
1.3 选题依据和主要研究内容 6
2 实验部分 7
2.1 主要试剂及仪器设备 7
2.2 实验步骤 8
2.3 实验安全措施及“三废”治理 10
3 结果与讨论 10
3.1 样品XRD分析 11
3.2制备参数对氧化镍形貌的影响（SEM分析） 11
3.3电化学性能测试 14
4 氧化镍载体制备的初步工艺流程设计图 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
当今世界发展迅速，人类的生活水平有了极大的极高，但这一切的背后都离不开对自然资源的依赖。近十年来随着传统自然资源的加剧消耗，可供人类利用的资源越来越少了，煤炭、石油还有金属矿石的大量开采，有限的能源资源日益减少，而且传统自然资源对环境的危害雾霾、沙尘暴、全球变暖对人类的生存造成威胁，核能的出现曾经是人类对于缓解能源危机的希望，但其产物的污染性还是让不少国家避而言之。环境保护成为人们日益关注的问题，各国对于选择发展还是环境保护陷入两难，人类一直在努力寻找既清洁又高效的能源，因此清洁环保的可再生资源应运而生。燃料电池作为一种现阶段可投入市场使用的新型能源，因其能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
源利用率高、环境污染小、可靠性好、操作温度低等优点，具有巨大的发展潜力。[1]人们加大力度的开发新型的清洁可再生能源，来满足日益增长的能源需求，所以燃料电池应运而生，燃料电池是一种清洁、环保、高效的二次能源，也是今后能源研究的重点方向。利用过渡金属镍的氧化物来负载铂制成燃料电池的催化剂，是推动这项技术走向成熟可行性的进步。
1.1燃料电池简介
燃料电池作为一种新型清洁能源相较与传统的煤炭火力发电方式，无论是技术研发还是实际应用层面都具有巨大的优势：
（1）能源利用率较高
实现了化学能向电能的一次转变，有效防止传统发电方式从化学能 热能 机械能 电能的能量损失。在有限的自然资源下极大的提高了能源的利用效率，而且也节约了成本，非常适合投入市场使用。
（2）清洁环保
燃料电池的原料为氢气、甲醇、乙醇[23]、甲酸[4]，而且燃烧的产物为二氧化碳和水，对环境的危害较小，符合当前社会对环境的追求，而且这项技术对于日益普及的能源汽车的开发具有巨大商业推动力。
（3）可靠性高
燃料电池的原理较为简单反应所需要求不高，而且设备可实现量产，可靠性与持久性相较传统方式更好，结构更简单而且平稳运行。
（4）原料安全广泛
燃料电池发展的初级阶段是以氢气为原料，但是在实际使用过程中氢气有着易燃、不易储存等安全隐患，于是现阶段研究方向转变为甲醇、天然气等小分子有机重整气。
1.1.1 燃料电池的发展及分类
燃料电池被视为新型绿色环保能源的一种发电装置，已经有很长的发展历史了。最早的是1839年格罗夫的电水解实验[5]，得知电能可从H2和O2中获得。Langer和Mond对其实验进行多次重复改进研究，第一次引用“燃料电池”这个名称。但局限于当时的历史环境和实验仪器设备，只能在理论上研究燃料电池，并不能广泛应用于实际。20年后，英国科学家培根利用高压环境制造出了能够投入生产实际的燃料电池：碱性燃料电池组，这项成果对19世纪的燃料电池方面的研究有重要意义[6]。在当时氢氧质子交换膜燃料电池是最为广泛应用的燃料电池，由于其低廉的成本和最终产物的无毒性等特点促使燃料电池在军事领域迅速发展。到了60 年代，美国航天技术中心(NASA)成功地将这种电池应用在阿波罗( Apollo)登月飞船上，对于宇宙的探索活动促进燃料电池的进一步发展。而随着人类社会的不断进步，人们对于生活水平的要求日益增长，也从客观上促使燃料电池研究的不断深入。
燃料电池可依据其电解质类型、所用燃料的种类和不同的运行机理来进行分类。
（1）按照电解质类型划分为：熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接醇类燃料电池(DAFC)、碱性燃料电池(AFC) 、固体氧化物燃料电池(SOFC)、磷酸燃料电池(PAFC) 和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五类[7]。详细信息见表1.1[89]。
表1.1 不同种类燃料电池的性能特点
按照电解质种类不同分类
阳极
阴极
电解质及状态
传导离子
转化效率
燃料来源
应用
优点
缺点
腐蚀性
磷酸盐燃料电池（PAFC）
Pt
Pt
磷酸（液体）
H+
40％左右
氢气和重整气体
热点产生系统
污染少、可靠性好
成本较高
强
碱性燃料电池（AFC）
Pt/Ni或Pd
Pt/Ag
氢氧化钾（液体）
OH
64％左右
高纯的H2
航天、国防
效率高、污染少
不适合工业化，对CO2非常敏感
强
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
Pt黑
Pt黑
质子交换膜（固体）
H+
40％左右
氢气和重整气
移动电话、潜艇等
较高的功率
催化剂与膜对CO比较敏感
无
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